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转型形势下高校《水电站》课程教学改革与研究

刘喜峰　张瑞　崔德芹
摘 要：以吉林农业科技学院为例，结合教育部关于地方本科高校转型发展的指导意见，分析、研究了水利水电工程专业的《水电站》课程，根据该课程的特点提出了新形势下吉林农业科技学院课程教学应满足的要求。针对《水电站》教学中存在的问题，分别从理论教学、实践教学和考核方式三方面展开论述，并提出了相关的教学改革措施，使其与现行执业资格考试和行业需求接轨，以期为其他高校同类专业的课程建设提供参考，同时，也为培养应用技术型人才作准备。
关键词：《水电站》课程；理论教学；实践教学；转型改革
：G642.0 A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.24.123
教育部2014年工作要点的提出意味着我国高等教育将进入新的调整期，推进地方本科高校转型发展会对我国高等教育改革发展的全局产生深远影响。因此，吉林农业科技学院积极响应、深入贯彻落实高教强省战略，全面实施转型发展，努力将自己建设成为特色鲜明的应用技术型大学。学校的基本定位会涉及到众学科和专业，甚至是课程的转变和调整。在此形势下，结合各用人单位对水利水电工程专业人才培养的意见和建议，将《水电站》课程纳入先期教学改革目标，对该课程的理论教学、实践教学和课程考核方式等进行一系列改革和创新，形成一套完整、系统的教学模式。
《水电站》是水利水电工程专业的核心课程，也是主要专业课之一。该课程包含的内容多，学习过程中会涉及很多专业基础课的知识，比如《水力学》《材料力学》《结构力学》等，还有专业课《水工建筑物》和《水利工程施工》，知识面很广，实践性强，并且具有一定的交叉性。另外，在水利水电工程专业培养方案中，该课程是仅有的一门将水利与水电结合在一起的课程，其他课程都只重视水利方面的知识讲解。所以，在牢固掌握其他课程内容的基础上，为了让学生更好地运用水电知识，不与实际情况脱轨，为将来从事水电站运行管理、施工和调度等工作打下坚实的基础，该课程的教学改革显得尤为重要。
1 《水电站》课程特点和转型要求
《水电站》是一门与工程实际情况贴合度较高的课程。该课程对学生基础知识的掌握度和综合应用能力有很高的要求。学习这门课程，学生不仅要掌握水轮机和水电站建筑物的基本概念、原理特点，还要熟知相关规范，能够着手各建筑物的设计，并将各设计数据合理、规范地反映到工程图纸上。而在学校转型发展的形势下，对学生综合应用能力的培养更加重要。
1.1 课程特点
水电站是水、机、电的综合体，是将水能转变为电能的设备和建筑物的总体。因此，这门课程教学包括三大部分内容，即水电站输水系统、水轮机和厂房。在输水系统中，主要介绍进水建筑物、输水建筑物、平水建筑物等的构造和特点，尤其是压力管道和调压室中的水力计算和设计，各建筑物的设计均需严格遵守有关的水利规范；在水轮机部分将介绍水轮机的类型、构造和工作原理，重点讲解水轮机的特性和选型方面的内容；厂房部分主要讲述各类厂房的布置设计。在水电站初步设计中，这三部分内容缺一不可，应绘制出与各部分相对应的工程图纸。基于上述教学内容，《水电站》课程具有知识点多、实物图片多、设计计算公式多、规范复杂、涉及众多基础知识、学习难度大、对学生综合能力要求高的特点。
1.2 转型要求
《水电站》作为一门专业课，结合课程特点和学校的转型发展路径，为了实现应用技术型人才的培养目标，如何设置授课内容，采取什么样的授课方式可以让学生掌握更多内容，让学生有光明的就业前景，毕业后在该行业中迅速适应并发挥重要作用，是亟待解决的问题。因此，在学校转型发展期间，针对专业人才培养目标，课程教学应侧重以下几方面。
1.2.1 教学内容与执业资格考试挂钩
学生作为未来的水利水电工程从业人员，势必会有一种学习方向，就是考取建造师执业资格证和注册土木工程师（水利水电工程）执业资格证等。尽管在校期间不满足考试条件，但学生可以提前学习相关内容，一旦条件满足，便可取得相应证书，为个人从事工程活动和在企业提升资质提供依据。但是，多数高校并不重视此类资格考试。水利水电行业执业资格考试的试题会涉及水电站方面的知识，而且偏重于实践，以实际工程为案例，考核的就是学生解决实际问题的能力。目前，各大高校《水电站》教学方式也仅仅是按照教材讲解分节知识点，尚未开启系统的专业知识案例部分。因此，教师在教学过程中，应多注意知识点的偏移，做好行业储备人才的培养工作。在转型形势下，各高校陆续引进、任用“双师型”教师，有此类教师的参与，会使得学生的学习效果事半功倍。
1.2.2 注重实践能力的培养
《水电站》是一门综合性课程，其实践教学主要是培养、提高学生的实践能力，具体表现为帮助学生通过工程师的基本技能和专业技能训练，培养工程思维能力、工程设计能力和解决工程实际问题的能力，按照相关标准和规范完成水轮机和水电站建筑物的初步设计，并绘制工程图纸，为学生将来从事水利行业设计、施工、运行管理和科研方面的工作奠定基础。但是，以往的教学内容过于偏重理论知识，不重视实践教学，让学生认为“学”与“做”无关，所以，学生毕业后适应工作的能力差，与行业用人单位的要求脱节。在转型形势下，学校必须要培养学生的实践能力，让他们能够学以致用。
1.2.3 与其他课程的交叉教学
一个水电站枢纽包括枢纽建筑物、发电建筑物和发电设备等。枢纽建筑物在《水工建筑物》课程中讲授，发电建筑物和发电设备的水利机械部分在《水电站》课程中讲授，而发电设备的电气部分在机电工程类专业开设的课程中讲授。鉴于此，为了使学生能够连贯学习，不影响课程设计和毕业设计，电气部分知识不应与教学内容彻底脱节，所以，要尽量聘请机电类有经验的教师讲授若干学时。另外，在介绍各发电建筑物部件时教师可以结合英语教学，为下学期的专业英语教学作铺垫，也为从事科研工作的学生查阅外文文献打下基础。
1.2.4 引入先进技术
部分学生毕业后将从事水电站运行管理方面的工作，所以，为了确保水电站能够长期稳定、高效地运行，减少水电站运行管理值班人员的数量，改善劳动条件，实现实时管理，很多水电站已经采用计算机监控系统。因此，教师在讲解《水电站》课程时，可以利用2～4学时或以开展讲座的形式为学生介绍先进的水电站计算机监控技术，让他们了解水电站的信息化和自动化程度。
2 教学中存在的问题
过去《水电站》课程多采用传统的“以教材为中心，以课堂为中心，以教师为中心”的教学模式。当前，《水电站》教学中主要存在以下问题：①理论教学方面存在学时不足的问题。因为课程内容多，在转型形势下，理论学时一再被压缩，所以，教师要想在有限的学时内讲完内容并让学生听懂是有一定难度的，而且学生学起来也比较难，不易掌握。另外，不管教学所选用的《水电站》教材是哪一版，都存在内容老化的问题，缺少水电站建设的发展动态。从当前水电站的发展情况来看，建设的中小型水电站比较多，但教材中少有介绍。同时，课堂上多以教师讲为主，学生听为辅，教学方法不能随着教学内容而调整；教学内容的凝练度和精讲度不到位；多媒体课件中动画效果较少也是学生提不起学习兴趣的原因之一。②课程实践环节重复性大，缺乏创新。《水电站》课程的实践环节采用课程设计结合参观实习的方式。课程设计集中安排在1周内，相关内容在教材中并未涉及，课程设计题目大多也不是真实的案例，而且并非一人一题，重复性极大。在设计过程中也存在许多问题，比如图纸绘制不规范，图纸中的数据与设计计算部分无法准确对应，各种理论概念混淆，厂区布置方案不合理等；而在参观实习中，大多时候学生也仅仅是参观，听听电站负责人的介绍，参观完毕后写的实习报告雷同度极高，报告内容描述工程概况居多，而自身领悟与课程教学内容的联系比较少。③考核方式太单一。通常情况下，都是以试卷形式来考核学生对知识点的掌握情况，导致学生只注重考前复习，死记硬背，这考的是他们的记忆力，反映不出他们的理解力和解决实际问题的能力。另外，现存考试模式与执业资格考试模式脱轨，执业资格考试中考的是对知识的理解和运用，涉及到公式、规范类的题目居多，而教师在出题时，因为需要考虑及格率或卷面成绩正态分布等问题，反倒会避开一些公式复杂的题目，这样会在先期给学生产生错误导向，让他们认为这部分知识不重要，造成知识点的缺失。
3 适应转型发展的教学改革措施
针对学生在学习《水电站》课程中存在的问题，结合学校转型发展的要求，现有针对性地从以下3个方面提出改革措施。
3.1 理论教学
理论教学分别从教材、多媒体课件、教学内容、教学方法和手段4个方面展开。
3.1.1 教材
教学内容的安排依赖于教材，它是以教材为中心展开的。针对教材内容老化的情况，学校可以自编教材，或在现用教材（刘启钊，胡明，著，《水电站》，中国水利水电出版社，2014）的基础上及时为学生补充学习资料，尤其是执业资格考试中涉及到的内容、目前水电站的发展动态及趋向、水资源开发规划相关的国家政策、设计规范及手册等，目的就是让学生学习到更新、更实用的知识。
3.1.2 多媒体课件
《水电站》课程中包括各类建筑物和水利机械的内容，教师要想向学生介绍各部件的组成及其细部构造，就要采用一些有效的教学辅助工具来帮助学生形成空间概念。应用网络技术可以使CAI课件成为多媒体教学的热点。CAI课件可以直观地对比、展示二维、三维图像，使学生对空洞的教学内容有更形象的认识，同时，也可在PPT中引入虚拟现实技术，通过鼠标操作从不同视角展示各部件，加深学生的印象。因为学生觉得图片、动画等比较新颖、有趣，所以，采用现代化的教学手段——CAI课件，可以优化课堂教学效果。
3.1.3 教学内容
《水电站》课程的教学内容丰富，但是，理论学时被压缩。教师要想在有限的学时内教懂、教会、教好学生，就要凝练和优化教学内容——精讲重点、难点内容，对于学生容易领悟的部分，以作业的形式要求学生自学完成，同时，教师还要在授课过程中适当增加一些具有地域特色的知识。比如，我校学生多为吉林省内的，因此，在授课过程中，可以将省内水电站，比如丰满、红石、白山电站作为典型工程案例，实行案例教学。在教学过程中，教师应给出重要专业名词和专业术语的英文名称，适当添加发电设备电气部分和计算机监控技术的内容，适时邀请校外知名专家或高级工程师来校作专题报告，为学生普及最新工程建设动态，水电站设计的新理论、新技术，科学实验研究的前沿成果等。
3.1.4 教学方法和手段
课程的教学方法不是一成不变的，应随着教学内容的不同而及时调整。在绪论部分，可以多引入课程发展趋势和教师自己的科学研究工作进展，引导学生查文献，追踪国内外最新研究动向，并要求学生将其研究成果以PPT形式汇报给大家，鼓励学生尝试写综述类小论文；在水轮机部分，可采用SOLIDWORKS等软件制作三维模型；在水电站输水系统部分，可以结合水工建筑物方面的知识点，对比讲授，启发学生的思维，培养他们融会贯通的能力；对于厂房部分，可制作3D MAX动画，并录制现场实习的影像，使教学内容更加形象、生动，从而取得较好的效果。 3.2 实践教学
过去，实践教学一直不被重视，在转型发展形势下，高校积极转变教学思路，致力于增加实践学时数，使理论教学与实践教学相辅相成。因为我校水工大厅尚未建成，学生没有亲身体验、参与相关课程试验——水力发电模拟试验、水击试验、调压室水位波动试验等。鉴于此，在条件允许的情况下，学生可以先通过CAI网上教学实验课件预习、复习，写试验报告。课程设计部分是实践教学环节中很重要的一部分，所以，教师应对学生进行分组，每一组有自己的设计题目、设计任务书和设计指导书，教师要给出学生每天完成的工作量，同时，要在当天课程设计结束前做好检查工作。同一组成员可共同探讨，互相合作，但是，必须保证有自己独立完成的部分。设计后安排答辩，教师要及时指出学生设计中出现的问题和CAD图纸中不合理的地方。现场实习部分不仅可以丰富课堂教学内容，还有助于巩固理论知识。在此过程中，可以聘请工程实践经验丰富的工程师、实习基地的工程技术人员联合任课教师一起带队，每位带队人员负责若干名学生。在实习开始前，要做好动员工作，为学生安排好任务，让学生带着任务在参观时边思考边提问。实习结束后，实习报告中务必要写出心得体会和自己对水利工程建设的领悟。
3.3 考核方式
《水电站》课程的传统考核题目（名词解释、填空、选择、判断、简答、论述和计算）应结合课程设计和现场实习遇到的问题来检验学生是否真正掌握相应的实践内容知识点，同时，课程考核可以模仿执业资格考试，在传统出题模式的基础上，增加一种题型，即案例分析。从实际工程案例或执业资格考试试题库中抽出一道题，配以一系列的问题来考察学生对知识点的掌握度和他们学以致用的能力。这种考核方式符合学校的教育目标，并且与国家考试形式挂钩，可以充分调动学生的积极性，让学生在答卷中学会分析问题，并能有效解决问题，为他们毕业后的工作奠定基础。
4 结论
本文结合《水电站》课程的特点，指出转型期高校《水电站》课程教学应满足的要求，针对现阶段教学中存在的问题提出相关改革措施，使学生获得水电站的设计原理、方法和运行管理等理论知识，培养他们解决实际工程问题的能力。这样做，经过相关考核后，他们就能与执业资格人员接轨，毕业后便可成为动手能力强、适应能力快的应用技术型人才。
参考文献
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〔编辑：白洁〕

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